KR101668530B1 - 고로용 환원재 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 고로용 환원재 제조 방법 및 장치는, 고로에 사용되는 고로용 환원재 제조 방법에 있어서, 물과 가성소다를 혼합하여 가성소다수를 만드는 단계; 상기 가성소다수와 오일 및 분코크스의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조시키는 단계; 를 포함하고, 상기 가성소다수를 만드는 단계는, 물 30ml당, 15~20g의 가성소다를 혼합하며, 상기 혼합물을 제조하는 단계는, 상기 물 30ml당, 100~120ml의 오일과 300~350g의 분코크스를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

Description

고로용 환원재 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF MAKING REDUCING AGENT USING WASTE COOKING OIL}

본 발명은 고로용 환원재 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분코크스와 폐식용유를 이용하여 환원재로 재활용하는 고로용 환원재 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 코크스를 제조하기 위해서는 원료탄(C)을 리클레이머(1)로 채탄한 후 서지 빈(2)에 저장하고, 파쇄기(3)를 거치고 분류되어 블랜딩 빈(4)에 적재된다. 이후 장입차를 통해 코크스 오븐(10)의 상부의 콜 빈(11)에 적재되어 코크스 오븐(10)에 장입되어 코크스로 제조될 때까지 대기하게 된다.

코크스를 제조하는 과정에서, 각각의 원료탄을 배합하여 불출된 원료탄에 폐식용유나 타르 성분을 첨가하여, 코크스의 품질을 향상시키고 제조 과정의 소비열량을 감소 시키는 기술이 종래에 적용되고 있다.

그 예로서, 원료탄에 폐식용유를 첨가하여 코크스의 강도를 증가시킬 수 있는 장입탄 원료 고강도 코크스 제조장치 및 방법(대한민국 공개특허 10-2006-0076951 (2006.07.05)) 및 코크스 오븐에서의 장입탄 밀도 향상방법(대한민국 공개특허 10-2005-0005626 (2005.01.14))이 종래에 개시되어 있다.

이들 발명에 따르면, 원료탄에 폐식용유를 첨가함으로써 강도의 증가를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 점도와 화력의 상승 또한 기대할 수 있다. 이를 위해 배합조에 일정한 비율로 혼합된 원료탄과 폐식용유를 투입하여 혼합시키게 된다.

그러나 이러한 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 코크스 오븐의 상부에 설치된 원료탄 저장 호퍼인 콜 빈(11) 내부에 폐식용유 공급 설비(30)에서 공급된 폐식용유와 원료탄(C)이 반응하여 형성된 부착탄(C1)을 다량 발생시키고, 이렇게 발생된 부착탄은 콜 빈(11)의 전체 용적을 감소시키고, 재고 관리에 악영향을 미치게 된다.

이밖에 도 2에 도시된 바와 같이, 원료탄에 타르 성분을 첨가하는 방법이 코크스의 품질을 향상시키는 방법으로서 일반적으로 사용되고 있다. 콜 빈(11)에 적재되어 있는 원료탄에 타르 공급 설비(21)로부터 공급되는 타르와 원료탄을 믹서(22)에서 혼합하고, 이를 코크스 오븐(10)으로 공급하는 것이다. 그러나 타르에서 발생되는 가연성 증기는, 냄새 제거 설비(23)를 이용하여도 완전히 제거되지 않기 때문에 코크스 오븐(10)에서 발생하는 역류 화염에 의해 연소되어 화재를 유발할 수 있다.

이렇게 원료탄과 폐식용유, 타르를 혼합하면 코크스의 품질을 향상시킬 수 있으나, 부착탄의 발생 및 화재 위험성이 상존하기 때문에 적용이 곤란하였다. 따라서 상기와 같은 문제를 방지하면서 코크스의 품질을 높일 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2006-0076951 (2006.07.05) 대한민국 공개특허 10-2005-0005626 (2005.01.14)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 분코크스와 폐식용유를 코크스 오븐에 투입하는 환원재로 제조하기 위한 고로용 환원재 제조 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고로용 환원재 제조 방법은, 고로에 사용되는 고로용 환원재 제조 방법에 있어서, 물과 가성소다를 혼합하여 가성소다수를 만드는 단계; 상기 가성소다수와 오일 및 분코크스의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조시키는 단계; 를 포함하고, 상기 가성소다수를 만드는 단계는, 물 30ml당, 15~20g의 가성소다를 혼합하며, 상기 혼합물을 제조하는 단계는, 상기 물 30ml당, 100~120ml의 오일과 300~350g의 분코크스를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 혼합물을 생성하는 단계는, 상기 가성소다수를 상기 오일에 투입하는 과정, 상기 가성소다수, 오일의 혼합물을 교반하면서 상기 분코크스를 투입하는 과정 및 상기 가성소다수, 오일, 분코크스의 혼합물을 30~40분간 교반하는 과정을 포함한다.

상기 혼합물을 건조시키는 단계는, 상기 혼합물을 형틀에 채워넣고 건조기에서 7~10일간 건조시키는 것을 특징으로 한다.

상기 오일은 폐식용유인 것을 특징으로 한다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고로용 환원재 제조 장치는, 오일이 적재된 제1호퍼; 가성소다가 적재된 제2호퍼; 분코크스가 적재된 제3호퍼; 상기 제1 내지 제3호퍼로부터 원료를 공급받아 혼합시키는 혼합 호퍼; 상기 혼합 호퍼에서 생성된 혼합물을 적재하는 형틀; 및 상기 형틀에 적재된 상기 혼합물을 건조시키는 건조기; 를 포함한다.

상기 제2호퍼에서 공급되는 가성소다에 물을 혼합하여 가성소다수를 만드는 챔버; 를 더 포함한다.

상기 제1호퍼에서 상기 혼합 호퍼로 공급하는 오일의 양을 제어하는 제1밸브; 상기 제2호퍼에서 상기 챔버로 공급하는 가성소다의 양을 제어하는 제2밸브; 상기 제3호퍼에서 상기 혼합 호퍼로 공급하는 분코크스의 양을 제어하는 제3밸브; 및 상기 챔버로 공급되는 물의 양을 제어하는 제4밸브; 를 더 포함한다.

본 발명에 의한 고로용 환원재 제조 방법 및 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 환원재를 투입하여 높은 품질의 코크스를 생산할 수 있다.

둘째, 저가의 미분탄과 폐식용유를 재활용하여 소모 비용이 적다.

도 1은 종래의 원료탄을 코크스 오븐에 장입하는 설비 플로우를 나타낸 도면,
도 2는 종래의 타르 혼합 장치를 나타낸 도면,
도 3은 콜 빈 내부에 발생된 부착탄을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로용 환원재 생성 과정을 나타낸 도면이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고로용 환원재 제조 방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.

고로용 환원재 제조 방법은, 물과 가성소다를 혼합하여 가성소다수를 만드는 단계, 가성소다수와 오일 및 분코크스의 혼합물을 제조하는 단계 및 그 혼합물을 건조시키는 단계를 포함한다.

가성소다와 물을 혼합하면 가성소다수가 생성되고, 여기에 오일을 혼합하면 일종의 비누가 만들어진다. 이렇게 만들어지는 비누 내부에 분코크스를 혼합, 응고시켜 코크스 오븐에 투입할 수 있는 원료로서 사용하는 것이다. 일반적으로 저가탄에는 분코크스가 많이 함유되어 있고, 이러한 분코크스는 바로 코크스 오븐에 투입하기 어렵기 때문에 괴성화 처리를 해야 한다. 본 발명은 이 과정에서 오일을 혼합하여 강도를 높이고, 그러면서도 부착물이 발생하지 않도록 건조한 비누 형태로 가공하여 코크스 오븐에 투입하는데 적합한 형태로 만들 수 있다.

혼합 비율은, 각각 물 30ml를 기준으로 15~20g의 가성소다, 100~120ml의 오일, 300~350g의 분코크스를 혼합하고, 다음과 같은 과정을 거쳐 혼합한다.

1) 물과 가성소다를 혼합하여 가성소다수를 제작

2) 가성소다수를 오일에 투입

3) 가성소다수, 오일의 혼합물을 교반하면서 분코크스를 투입

4) 가성소다수, 오일, 분코크스의 혼합물을 30~40분간 교반

혼합 순서는, 물에 가성소다를 투입하여 가성소다수로 만든 이후에, 오일에 가성소다수를 혼합하여 비누화시키기 시작하고, 가성소다수와 오일을 교반시키면서 분코크스를 투입하여 함께 교반시키게 된다. 가성소다에 물을 투입할 경우 폭발의 위험이 있기 때문에 물에 가성소다를 투입하도록 하고, 혼합 과정에서 열과 유독한 가스가 발생하므로 혼합시 주의를 요한다.

혼합물을 건조시키는 단계는, 혼합물을 형틀에 채워넣고 건조기에서 7~10일간 건조시키는 것이 바람직하다.

형틀의 크기나 형태는 특별히 제한하지 않으나, 일반적으로 코크스 오븐에 장입할 수 있는 괴성화 코크스의 크기 정도라면 적합하다. 또한 형틀은 코크스 오븐에 투입해도 문제가 없는 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 종이나 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 이렇게 형틀의 재질을 한정하는 이유는, 형틀에서 환원재를 분리하여 코크스 오븐에 투입할 수는 있지만, 그 작업이 번거롭고 형틀에서 분리된 환원재가 부서질 가능성이 있기 때문이다.

오일은 폐식용유인 것이 바람직한데, 이는 저렴한 원료를 재활용함으로써 환경 오염을 방지하고 원가를 절감시킬 수 있기 때문이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고로용 환원재 제조 장치는, 폐식용유가 적재된 제1호퍼(110), 가성소다가 적재된 제2호퍼(120), 분코크스가 적재된 제3호퍼(140), 제1 내지 제3호퍼로부터 원료를 공급받아 혼합시키는 혼합 호퍼(200), 혼합 호퍼(200)에서 생성된 혼합물(500)을 적재하는 형틀(300) 및 형틀(300)에 적재된 혼합물(500)을 건조시키는 건조기(400)를 포함한다.

이를 통해 상술한 고로용 환원재 제조 방법에 따라 환원재를 제조할 수 있는 것이다.

제2호퍼(120)에서 공급되는 가성소다에 물을 혼합하여 가성소다수를 만드는 챔버(150)를 더 포함하고, 제1호퍼(110)에서 혼합 호퍼(200)로 공급하는 오일의 양을 제어하는 제1밸브(111), 제2호퍼(120)에서 챔버(150)로 공급하는 가성소다의 양을 제어하는 제2밸브(121), 제3호퍼(140)에서 혼합 호퍼(200)로 공급하는 분코크스의 양을 제어하는 제3밸브(141) 및 챔버(150)로 공급되는 물의 양을 제어하는 제4밸브(131)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 작동 과정에 대해 서술한다.

제조 방법에서 상술하였듯이, 가성소다수를 먼저 만들기 위해 물과 가성소다를 챔버(150)에서 혼합하여야 한다. 이때, 물이 먼저 챔버(150)에 만재되도록 제4밸브(131)부터 개방한 이후에 제2호퍼(120)의 제2밸브(121)를 개방하여 가성소다를 공급한다. 이 개방 순서가 반대가 될 경우에는 가성소다의 급격한 반응으로 인해 대량의 가스가 발생하고, 이는 폭발로 이어질 가능성이 있다. 따라서 챔버(150)에 물부터 공급한 이후에 가성소다를 공급해야 하는 것이다.

챔버(150)에서 가성소다수가 제조되면, 제1밸브(111)를 개방하여 혼합 호퍼(200)에 오일을 공급하고, 혼합 호퍼(200) 내부에 설치된 교반기(210)를 회전시키기 위해 교반 모터(211)를 회전시킨다. 이후에 챔버(150)에서 혼합 호퍼(200)로 가성소다수를 공급할 수 있도록 도시되지 않은 밸브를 개방하고, 챔버(150) 내부의 가성소다수가 전부 혼합 호퍼(200)에 공급될 때까지 계속해서 교반한다.

오일과 가성소다수가 혼합 챔버(150) 내부로 전부 공급되면, 제3밸브(141)를 개방하여 분코크스를 혼합 챔버(150)로 투입하게 된다. 이때 혼합 챔버(150) 내부의 혼합물(500)은 점차 점성을 가지게 되므로 교반기(210)의 회전을 멈추어서는 안 된다.

분코크스가 전부 혼합 챔버(150)로 투입된 이후에도 30~40분간 더 교반하고, 이후에는 혼합 챔버(150) 하단에 설치된 배출 밸브를 개방하여 혼합물(500)을 배출하게 된다.

배출된 혼합물(500)은 형틀(300)에 적재되어 건조기(400)로 이송되고, 건조기 내부에서 7~10일간 건조되면 분코크스가 완전히 괴성화되어 환원재(500)가 된다. 이렇게 괴성화된 환원재(500)를 종래의 원료탄과 함께 코크스 오븐(10)에 장입하여 코크스를 제조하는 원료, 즉 코크스를 대체할 수 있는 환원재의 재료로서 사용하는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 리클레이머 2: 서지 빈
3: 파쇄기 4: 블랜딩 빈
10: 코크스 오븐 11: 콜 빈
21: 타르 공급 설비 22: 믹서
23: 냄새 제거 설비 30: 폐식용유 공급 설비
110: 제1호퍼 111: 제1밸브
120: 제2호퍼 121: 제2밸브
131: 제4밸브 140: 제3호퍼
141: 제3밸브 150: 챔버
200: 혼합 호퍼 210: 교반기
211: 교반 모터 300: 형틀
400: 건조기 500: 혼합물(환원재)
C: 원료탄 C1: 부착탄

Claims (8)

1. 고로에 사용되는 고로용 환원재 제조 방법에 있어서,
   물과 가성소다를 혼합하여 가성소다수를 만드는 단계;
   상기 가성소다수와 오일 및 분코크스의 혼합물을 제조하는 단계; 및
   상기 혼합물을 건조시키는 단계; 를 포함하고,
   상기 가성소다수를 만드는 단계는, 물 30ml당, 15~20g의 가성소다를 혼합하며,
   상기 혼합물을 제조하는 단계는, 상기 물 30ml당, 100~120ml의 오일과 300~350g의 분코크스를 혼합하는 것을 특징으로 하는, 고로용 환원재 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합물을 생성하는 단계는, 상기 가성소다수를 상기 오일에 투입하는 과정, 상기 가성소다수, 오일의 혼합물을 교반하면서 상기 분코크스를 투입하는 과정 및 상기 가성소다수, 오일, 분코크스의 혼합물을 30~40분간 교반하는 과정을 포함하는, 고로용 환원재 제조 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합물을 건조시키는 단계는, 상기 혼합물을 형틀에 채워넣고 건조기에서 7~10일간 건조시키는 것을 특징으로 하는, 고로용 환원재 제조 방법.
   
5. 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 오일은 폐식용유인 것을 특징으로 하는, 고로용 환원재 제조 방법.
   
6. 오일이 적재된 제1호퍼;
   가성소다가 적재된 제2호퍼;
   분코크스가 적재된 제3호퍼;
   상기 제1 내지 제3호퍼로부터 원료를 공급받아 혼합시키는 혼합 호퍼;
   상기 혼합 호퍼에서 생성된 혼합물을 적재하는 형틀; 및
   상기 형틀에 적재된 상기 혼합물을 건조시키는 건조기; 를 포함하는, 고로용 환원재 제조 장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2호퍼에서 공급되는 가성소다에 물을 혼합하여 가성소다수를 만드는 챔버; 를 더 포함하는, 고로용 환원재 제조 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1호퍼에서 상기 혼합 호퍼로 공급하는 오일의 양을 제어하는 제1밸브;
   상기 제2호퍼에서 상기 챔버로 공급하는 가성소다의 양을 제어하는 제2밸브;
   상기 제3호퍼에서 상기 혼합 호퍼로 공급하는 분코크스의 양을 제어하는 제3밸브; 및
   상기 챔버로 공급되는 물의 양을 제어하는 제4밸브; 를 더 포함하는, 고로용 환원재 제조 장치.
   

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